Ukr.Biochem.J. 2017; Том 89, № 2, березень-квітень, c. 78-84
doi: https://doi.org/10.15407/ubj89.02.078
Біосинтез стеролів грунтовими стрептоміцетами
Л. О. Білявська, А. М. Остапчук, С. І. Войчук, Г. О. Іутинська
Інститут мікробіології і вірусології ім. Д. К. Заболотного НАН України, Київ;
e-mail: bilyuvskal@gmail.com,
galyna.iutynska@gmail.com
Метою роботи було дослідження біосинтезу стеролів ґрунтовими стрептоміцетами Streptomyces avermitilis ІМВ Ас-5015, Streptomyces netropsis ІМВ Ас-5025 і Streptomyces violaceus ІМВ Аc-5027 на різних середовищах за глибинного вирощування та визначення їх вмісту в біопрепаратах, розроблених на основі метаболітів цих продуцентів. Аналіз дериватів стеролів, екстрагованих із біомаси, супернатантів культуральних рідин та біопрепаратів, проводили методом GC/MS. У біомасі стрептоміцетів стероли було виявлено в значно більшій кількості, ніж у супернатантів культуральних рідин, а їхній спектр і співвідношення різнилися. Cквален (попередник стеролів) виявлено в біомасі продуцентів у кількості 16,2–43,3 мкг/г у разі вирощування їх на синтетичному і 8,2–212,1 мкг/г – на органічному середовищах. У біомасі S. аvermitilis переважав 24-епібрасинолід, вміст якого був найвищим серед досліджуваних штамів і сягав 268,2 мкг/г на органічному і 345 мкг/г на синтетичному середовищах. S. avermitilis не синтезував ситостерол і стигмастерол, що є важливим з огляду на нематоцидні властивості штаму. У біомасі S. netropsis і S. violaceus, вирощених на органічному середовищі, вміст ситостеролу та стигмастеролу був вищим порівняно із синтетичним середовищем у 2,3–6,8 і у 1,5–3,0 рази відповідно. У складі стеролів S. netropsis і S. violaceus переважав ергостерол. У метаболічних біопрепаратах найбільший загальний вміст стеролів (9,5 мг/л) виявлено в Аверкомі (продуцентом є S. avermitilis ІМВ Ас-5015). Використання екзогенних стеролів мікробного походження важливе для регулювання їх співвідношення в рослинах та підвищення резистентності до фітопатогенів і фітонематод.
Ключові слова: індуктори стійкості рослин, стероли, фітонематоди, фітопатогени, ґрунтові стрептоміцети
Посилання:
- Rohmer M, Knani M, Simonin P, Sutter B, Sahm H. Isoprenoid biosynthesis in bacteria: a novel pathway for the early steps leading to isopentenyl diphosphate. Biochem J. 1993 Oct 15;295(Pt 2):517-24. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Lutova LA, Shumilina GM. The metabolites of plants and their role in resistance to pathogens. Ecological Genetics. 2003; 1(10):47-58. (In Russian).
- Zauber H, Burgos A, Garapati P, Schulze WX. Plasma membrane lipid-protein interactions affect signaling processes in sterol-biosynthesis mutants in Arabidopsis thaliana. Front Plant Sci. 2014 Mar 18;5:78. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Griebel T, Zeier J. A role for beta-sitosterol to stigmasterol conversion in plant-pathogen interactions. Plant J. 2010 Jul;63(2):254-68. PubMed, CrossRef
- Tanaka K, Nakamura Y, Asami T, Yoshida S, Matsuo T, Okamoto S. Physiological roles of brassinosteroids in early growth of Arabidopsis: Brassinosteroids have a synergistic relationship with gibberellin as well as auxin in light-grown hypocotyl elongation. J Plant Growth Regul. 2003; 22(3):259–271. CrossRef
- Zhabinskii VN, Khripach NB, Khripach VA. Steroid plant hormones: effects outside plant kingdom. Steroids. 2015 May;97:87-97. Review. PubMed, CrossRef
- Fundamental Phytopathology / edit. by Yu.T. Dyakova. M: KRASAND, 2012. 512 p. (In Russian).
- Wang K, Senthil-Kumar M, Ryu CM, Kang L, Mysore KS. Phytosterols play a key role in plant innate immunity against bacterial pathogens by regulating nutrient efflux into the apoplast. Plant Physiol. 2012 Apr;158(4):1789-802. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Dupont S, Lemetais G, Ferreira T, Cayot P, Gervais P, Beney L. Ergosterol biosynthesis: a fungal pathway for life on land? Evolution. 2012 Sep;66(9):2961-8. PubMed, CrossRef
- Sáenz JP, Sezgin E, Schwille P, Simons K. Functional convergence of hopanoids and sterols in membrane ordering. Proc Natl Acad Sci USA. 2012 Aug 28;109(35):14236-40. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Bramkamp M, Lopez D. Exploring the existence of lipid rafts in bacteria. Microbiol Mol Biol Rev. 2015 Mar;79(1):81-100. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- López D, Kolter R. Functional microdomains in bacterial membranes. Genes Dev. 2010 Sep 1;24(17):1893-902. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Poralla K, Muth G, Härtner T. Hopanoids are formed during transition from substrate to aerial hyphae in Streptomyces coelicolor A3(2). FEMS Microbiol Lett. 2000 Aug 1;189(1):93-5. PubMed, [ cr id=”https://doi.org/10.1016/s0378-1097(00)00259-7″]
- Genilloud O, González I, Salazar O, Martín J, Tormo JR, Vicente F. Current approaches to exploit actinomycetes as a source of novel natural products. J Ind Microbiol Biotechnol. 2011 Mar;38(3):375-89. PubMed, CrossRef
- Biliavska LO, Kozyritska VE, Valaghurova EV, Iutynska GA. Biologically active substances of preparation Avercom. Mikrobiol Zhurn. 2012 May-Jun;74(3):10-5. (In Russian). PubMed
- Biliavska LO, Galagan TO, Iutynska GO. Antinematicidal activity of metabolites produced by soil streptomycetes. Microbiol Zhurn. 2016; 78(4): 34-47. (In Ukrainian).
- Biliavska LO, Tsygankova VA,Kozyritska VE, Iutynska GO, Andrusevich Ya, Babich OA, Galkin AP, Blume Ya. Application of new microbial plant resistance/plant growth protection inducers for increasing Chinese cabbage plant tolerance against parasitic nematodes Heterodera schachtii Schmidt. Int J Res Biocien. 2016; 5 (2):64-82.
- Biliavska LO, Kozyritska VE, Kolomiets YuV, Babich AG, Iutynska GO. Phytoprotective and growth-regulatory properties of bioformulations on the base of soil streptomycetes metabolites. Dopov Nac Akad Nauk Ukr. 2015;1:131-137. (In Ukrainian). CrossRef
- Kamthan A, Kamthan M, Chakraborty N, Chakraborty S, Datta A. A simple protocol for extraction, derivatization, and analysis of tomato leaf and fruit lipophilic metabolites using GC-MS. Protocol Exchange. 2012. CrossRef
- Francis O. Derivatization reactions and reagents for gas chromatography analysis, advanced gas chromatography. Progress in Agricultural, Biomedical and Industrial Applications. ed. J. Halket. Handbook of Derivatives for Chromatography. John Wiley & Sons Ltd, 1993. 284 p.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.